福建中亚热带农业生态类型的成因与发展机制──Ⅰ．农业生态经济系统的宏观分析

以人均收入为线索，分析了福建中亚热带农业生态经济系统的现状，从中归纳出城郊“贸工农”型、产业开发型、资源利用型和传统农业型等４种农业生态类型．运用横向比较和纵向分析方法，研究４０多年来全区农业生态经济系统的发展过程．阐明了不同发展阶段的生态经济特征及存在问题，为进一步研究中亚热带地区农业生态类型的成因与发展机制提供背景材料．     

植物化感作用类型及其在农业中的应用

本文总结前人研究成果的基础上,对不同植物化感作用类型及其作用机制和在农业中的应用进行了探讨。植物化感作用包括化感偏害作用、自毒作用、自促作用和互惠作用。植物化感偏害作用是由植物根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。利用植物化感偏害作用控制田间杂草是一项环境友好型的可持续农业技术,并已在水稻化感抑草研究方面取得了较突出的成果。植物化感自毒作用(作物连作障碍)是造成作物产量降低、生长状况变差、品质变差、病虫害频发的现象。药用植物,特别是以根部入药的药用植物中,连作障碍表现更为突出。近年来研究结果认为根系分泌物生态效应的间接作用及土壤微生物区系功能紊乱是导致植物连作障碍的主要因素。因此,改善土壤生长环境,恢复和修复根际土壤微生物结构平衡,增强生态系统机能是克服作物连作障碍的关键。植物化感自促作用(连作促进作用)是在植物根系分泌物促进下,根际土壤微生物之间此消彼长,有益微生物之间互利协作,土壤肥力和营养补给能力明显改善,从而增强植物根系抗性,促进植物生长发育,提高产量和品质的结果。牛膝的连作促进作用明显,有学者试图通过牛膝与其他不耐连作药用植物间作套种或轮作,实现药用植物生产的可持续发展。植物间的正相互作用(互惠作用)是作物间套种系统超产和养分等资源高效利用的重要机制,根系分泌物在介导根际微生物与植物的有利互作中起到重要作用。最后作者强调指出,存在于根际土壤的微生物群落的宏基因组组成是决定植物能否健康生长的关键。深入研究存在于土壤生态系统中的植物体外基因组的组成与演化机制,将成为借用现代合成生物学原理与技术,定向控制植物根际生物学过程,促进作物生产可持续发展的优先研究领域。     

紫苏叶片响应镉胁迫的蛋白质差异表达分析

为阐明紫苏[Perilla frutescens(L.)Britt.]响应镉胁迫的分子机制,应用营养液加镉法,采用蛋白质组学技术分析了紫苏叶片响应镉胁迫3周的蛋白质表达差异。结果表明,镉胁迫下紫苏叶片有25个蛋白发生差异表达,其中20个蛋白质得到LC-MS/MS鉴定:光合作用相关蛋白3个,能量代谢相关蛋白11个,胁迫相关蛋白1个,蛋白质代谢相关蛋白2个,基因表达相关蛋白1个,结构蛋白1个,生物合成与解毒相关蛋白1个。在浓度为2.0 mg·kg-1、5.0 mg·kg-1、10.0mg·kg-1镉胁迫下,紫苏叶片中ATP合成酶、丝氨酸羧肽酶、植物细胞色素P450均上调表达,Rubisco大亚基、核糖体蛋白S3和肌动蛋白表达均下调。光合系统Ⅱ稳定/装配因子HCF136及胁迫反应蛋白乙酰辅酶A硫酯酶在低浓度镉(2 mg·kg-1)处理下表达上调,在高浓度镉(5 mg·kg-1,10 mg·kg-1)处理下表达下调;磷酸核酮糖激酶/尿苷激酶家族蛋白在2 mg·kg-1和5 mg·kg-1镉处理时表达上调,10 mg·kg-1镉处理时不变;逆转录转座子蛋白在10 mg·kg-1镉处理时表达下调。可见,紫苏叶片通过增强能量代谢、降低光合作用、改变蛋白代谢与基因表达和提高解毒能力,增强了镉耐性。     

基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。     

生态学研究型实践教学改革探索

针对新时代背景下对高素质创新人才需求的特点,并结合生态学的性质,通过实践教学体系构建、实验教学平台建设、不同类型实验比重调整、校外实践基地建设、多元化实践教学等多方面的改革,提出构建符合高素质创新人才培养目标的生态学研究型实践教学模式,提高大学生的创新实践能力,使生态学研究型实践教学成为大学生创新素质教育的有机组成部分.     

无机盐对纤维素降解真菌产内切β-1，4葡聚糖酶的影响

系统研究了不同种类无机盐对纤维素降解真菌产内切β-D-1,4-葡聚糖酶的影响,以正交设计的16个组合,包括4因素(四种无机盐)2水平(两种浓度)及其交互作用.选择酶活为指标,通过直观分析和方差分析,评价了各成分影响产酶的显著程度.结果表明,在试验考察范围内,K2HPO4·3H2O对产酶有极显著正影响,而FeSO4·7H2O则相反;得到的优化组合为每升液体培养基中含0.1 g CaCl2、0.1 g FeSO4·7H2O、0.5 g K2HPO4·3H2O和0.5 g MgSO4·7H2O,比未加无机盐培养基酶活提高111.916%;交互作用分析显示高浓度CaCl2、低浓度FeSO4·7H2O、高浓度K2HPO4·3H2O和高浓度MgSO4·7H2O可望实现葡聚糖酶生产的最大化.     

入侵植物加拿大一枝黄花对小麦光合生理的影响

以入侵植物加拿大一枝黄花和土著植物一枝黄花为供体材料,并以小麦为受体植物,分析两种供体的浸提培养液对小麦叶片光合生理的影响.结果表明加拿大一枝黄花和对照一枝黄花的浸提培养液中麦苗叶片总叶绿素含量下降,叶绿素a荧光诱导动力学参数改变,光系统Ⅱ活性受抑制,光合作用效率降低,其中具化感作用潜力的加拿大一枝黄花浸提培养液对小麦叶片光合生理抑制的程度较一枝黄花大.     

不同环境下水稻对受体植物化感作用的动态遗传研究

采用包括基因型与环境互作的数量性状加性—显性发育遗传模型,研究了按双列杂交设计（5×6）/2配制成1套包括亲本、F1 2个世代的水稻遗传材料对受体植物莴苣幼苗根长化感作用的动态遗传及与环境互作效应。遗传方差分析表明,控制水稻不同叶龄期化感作用的加性效应与显性效应呈交替表达趋势,叶龄在7叶期受加性效应控制,在3     

水稻对紫外线B辐射增强的抗性遗传分析

采用加性-显性遗传模型和统计分析方法, 分析了水稻对UV-B辐射增强的抗性遗传特点. 结果表明, 水稻对UV-B辐射增强主要性状抗性指标的遗传受加性和显性效应共同控制, 其中以显性效应为主. 除株高抗性指标不存在狭义遗传率外, 各个抗性指标的狭义遗传率和广义遗传率均达显著水平. 亲本R669和密阳46的9个抗性指标具有明显的正向